Човешки химически отпечатък

Човешки химически отпечатък***е термин, с който обозначаваме въздействието на продължителното присъствие на хора и извършване на ежедневни дейности върху качеството на въздуха на закрито (КВЗ). Всъщност отдавна е известно, че присъствието на хора в затворено помещение може да има значително въздействие върху качеството на въздуха. Например емисиите от издишан въздух, пот и кожа влияят на концентрациите на определени химически съединения във въздуха. Редица публикации на научни изследвания съдържат описание на човешкия химически отпечатък (ЧХО), наричан също и волатилом, и показват, че излъчванията от дъха и кожата на здравите човешки индивиди може да освободят 1849 летливи органични съединения (ЛОС) във всеки един момент и че тези ЛОС са или ендогенно образувани, т.е. от екзогенен прием, или може да са със смесен произход. Някои от тези съединения достигат нива във въздуха, подлежащи на количествено определяне, и може да допринасят за влошаването на КВЗ. Влиянието се увеличава значително, когато хората извършват различни ежедневни дейности, като хранене, пиене или просто носене на козметика. Следователно определянето на реалния ефект от употреба на ПНР върху КВЗ представлява известно предизвикателство, като се имат предвид многото начини, по които присъствието на хора влияе и е трудно да се прецени точно дали наличието на определени вещества се дължи на употребата на ПНР или на ЧХО. Освен това КВЗ може да варира значително в зависимост от това дали въздухът в стаята е бил филтриран или не.

Влияние на човешкото присъствие върху КВЗ

За да придобием по-ясно разбиране за ЧХО, проведохме проучване на това как продължителното присъствие на хора и извършване на определени ежедневни дейности, както и пречистването на въздуха, може да влияят на концентрациите на карбонили, летливи органични съединения (ЛОС), общи летливи органични съединения (ОЛОС), CO, NO и NO_x.

Като предварително условие бе направен анализ на работата на филтриращата система, съставена от филтри за улавяне на ЛОС и ФПЧ с цел да се потвърди дали тя може да гарантира ниски концентрации на замърсителите във въздуха. Както се очакваше, фоновите концентрации на замърсители във въздуха бяха по-ниски в стаята, където въздухът се филтрира в сравнение с тази, където въздухът не е филтриран. По-конкретно бе отчетено значително намаление на ОЛОС (91%) и ацеталдехид (49%). Не бяха наблюдавани разлики в концентрациите на газове като CO, NO и NO_x. Резултатите ясно показаха, че въздействието от пречистването на въздуха чрез системата за филтриране на въздуха е положително и осигурява фонови концентрации, които са неутрални в достатъчна степен за последващо определяне на ЧХО. Освен това тя гарантира подходящи условия за надеждна оценка на качеството на въздуха при употреба на ПНР на закрито.

Проучването за ефекта от човешкото присъствие върху качеството на въздуха бе проведено в симулирани жилищни условия с естествена вентилация (жилищни условия категория III¹ с трима здрави, асимптоматични доброволци на възраст от 21 до 65 години, които не приемат лекарства).

Проучването целеше първо да отчете базовите/фонови нива на въздействие в условия на вентилация в стаята. За тази цел бяха проведени серия измервания:

• Празна стая за оценка на КВЗ с наблюдение на фоновите концентрации на вещества във въздуха в отсъствието на участниците
• Сутрешна сесия с тримата участници с измерване на концентрациите на вещества във въздуха в стаята за оценка на КВЗ за първите два часа на присъствие на хора в стаята
• Следобедна сесия с тримата участници без пречистване на въздуха преди влизане на участниците в стаята за оценка на КВЗ с цел измерване на концентрациите на вещества във въздуха след продължително пребиваване

Измерванията бяха повторени с пречистване на въздуха между сутрешната и следобедната сесия и резултатите бяха съпоставени с данните от първите две серии измервания.

Така получените резултати показват, че продължителното присъствие на хора води до увеличаване на концентрациите на изопрен и ОЛОС (в толуол еквивалент), както тези на формалдехид и в по-малка степен на ацеталдехид. Всички тези съставни вещества се измерват в по-високи количества във фоновите нива, когато участниците в проучването остават за по-дълго време в затворената тестова стая.

На Фигура 1 е показано влиянието на човешкото присъствие върху концентрациите на изопрен във въздуха на закрито – изопренът е въглеводородът, който се среща в най-големи количества при издишане^2.

Фигура 1. Концентрации на изопрен във въздуха на закрито: празна стая за оценка на КВЗ (А); увеличени концентрации при присъствие на участниците в стаята за оценка на КВЗ (B); без пречистване на въздуха между сутрешната и следобедна сесия (C); увеличени концентрации с пречистване на въздуха между сутрешната и следобедна сесия (D).

Изводите бяха използвани с цел оптимизиране на експерименталния модел на следващо проучване, проведено за оценка на въздействието на ползването на горящи изделия върху КВЗ в сравнение с ПНР или човешките дейности, както е описано по-долу.

Влияние на човешките дейности върху КВЗ

Впоследствие извършихме оценка на въздействието на човешки дейности върху ЧХО. И отново бе видно, че влиянието на тези дейности, и особено на приготвянето и консумирането на храна, е съществено. За да определим количествено въздействието на човешките дейности, използвахме стаята за оценка на КВЗ при контролирани условия на средата (0.5 промяна на въздуха - жилищни условия категория III¹). Въздействието на различните дейности бе оценено посредством т.нар. „сесии по дейности“: пиене на вино преди или по време на измерването, спортни дейности, използване на козметика, и приготвяне и консумиране на раклет (швейцарско ястие от разтопено сирене, което се намазва на хляб или варени картофи). Всяка дейност бе оценявана отделно.

В таблицата по-долу (Таблица 1) са показани в обобщен вид резултатите от измерванията. Въздействието на човешките дейности бе изчислено като разликата в средните концентрации между сесиите с дейност и базовите сесии.^а

Таблица 2. Обобщени данни за веществата във въздуха, измерени ([µg/m³] при експериментите за оценка на влиянието на ежедневни дейности върху качеството на въздуха на закрито в сравнение със СНТ 2.2

Избраните дейности, типични за ежедневието, водят до увеличаване на концентрациите на няколко избрани вещества във въздуха на закрито, по-специално ОЛОС, ацеталдехид, формалдехид и изопрен. Във всички тествани условия се отчита увеличение на ацеталдехид и то в концентрации, които са еквивалентни или значително по-високи от тези, измерени при употреба на СНТ2.2. Наблюдаваните по-високи концентрации на ацеталдехид във въздуха на закрито са особено отчетливи в сесиите с пиене на вино и приготвяне и консумиране на раклет . Всъщност е добре известно, че тъй като около 90% от етанола се разпада до ацеталдехид, в дъха на потребители, които са пили алкохол, се отчитат завишени концентрации на това съединение. В среда без пушене алкохолните напитки са един от основните източници на излагане на ацеталдехид на общото население.³ В нашето проучване бе отчетено увеличаване на нивата на формалдехид при спортни дейности, ползване на козметика, и приготвяне и консумиране на раклет. Концентрациите на ацеталдехид, акролеин и кротоналдехид, както и ФПЧ1 и ФПЧ2.5, се повишават значително по време на сесията с раклета (за акролеин, ФПЧ1 и ФПЧ2.5 увеличението е с два порядъка по-високо). Тези резултати съответстват на данните в научната литература, които показват, че изпаренията при готвене съдържат опасни вещества като карбонили и ФПЧ^4,5. Концентрациите на ОЛОС в толуол еквивалент се повишават във всеки от експериментите. Няколко от веществата, които са условно идентифицирани в ЛОС следата, са специфични за определен тип експеримент, например фузелово масло за сесиите с пиене на вино, докато повечето просто се увеличават по различна схема – например най-голямо увеличение на бензалдехид има при сесията със спортни дейности, докато октаметилциклотетрасилоксан и декаметилциклопентасилоксан са с най-високи концентрации в сесията с козметика.

Обобщение

 Общото заключение от проучването е, че при провеждане на експерименти за оценка на въздействието на ПНР върху КВЗ е от ключово значение правилно да се определят базовите/фонови условия. Просто да се ползва „стаен въздух“ от празна стая като база е неподходящо и резултатите от проучвания, осъществени по този начин, може да са подвеждащи. Това ще бъде ключов момент в оценката на ПНР в реални условия (ресторанти, барове и др.), като също толкова важен е мониторингът на дейностите, извършвани по време на измерванията (пиене, танцуване, готвене), както и на съставните вещества на въздуха на открито, което е задължително условие за правилното тълкуване на резултатите.

И накрая, важно е да се отбележи, че до момента нашите проучвания показват, че типични ежедневни дейности, като готвене или ползване на козметика, имат значително по-силно въздействие върху качеството на въздуха на закрито от употребата на СНТ2.2. И все пак трябва да се има предвид, че СНТ2.2 се ползва с тютюневи стикове, съдържащи никотин, който води до пристрастяване. СНТ не е безрисков продукт.

^ажилищни условия от категория III. Проучването СНТ2.2 е проведено през 2016 г.; 12 стика, използвани в рамките на 2 часа. nm: Не е измерено (веществата не са релевантни)

 *Продукти с намален риск (ПНР) е термин, с който обозначаваме продуктите, които представляват, биха могли да представляват или имат потенциала да представляват намален риск за пушачите, които преминат на тях в сравнение с продължителното пушене. Ние разполагаме с широка гама от ПНР на различен стадий на развитие, научна оценка и търговска реализация.

Тъй като при нашите ПНР тютюнът не гори, те образуват много по-ниски количества вредни и потенциално вредни вещества в сравнение с цигарения дим.

***Терминът е адаптиран от Giannoukos, S. Brkic,́ B., Taylor, S. and Neil France, N. | Anal. Chem. 2014, 86, 1106−1114 dx.doi.org/10.1021/ac403621c

 Публикацията е изготвена със съдействието на Филип Морис България

 Източници

1.    EN 15251:2007. Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy performance of buildings addressing indoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics, European Committee for Standardization CEN, Brussels.

2.    Gelmont D, Stein RA, Mead JF. Isoprene—the main hydrocarbon in human breath. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1981; 99(4); 1456-1460.

3.    Kotzias, D., Koistinen, K., Kephalopoulos, S., Carrer, P., Maroni, M., Schlitt, Ch., Jantunen, M. Cochet, Ch., Kirchner, S., Lindvall, T. McLaughlin, J., Molhave, L. 2005. The INDEX Project - Critical Appraisal of the Setting and Implementation of Indoor Exposure Limits in the EU. INDEX EUR 21590 EN. http://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/handle/JRC34304

4.    Svendsen, K., Jensen, H. N., Sivertsen, I. and Sjaastad, A. K. Exposure to cooking fumes in restaurant kitchens in Norway. Ann. Occup. Hyg. 2002, 46 (4), 395-400.

5.    Seaman, V.Y., Bennett, D.H. and Cahill, T.M. Origin, occurrence and source emission rate of acrolein in residential indoor air. Environ. Sci. Technol. 2007, 41, 6940-6946.